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水吸取气相色谱法测定环境空气中丙烯醇

编辑:小T来源:泰特仪器日期:2018-10-31

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丙烯醇是具有刺激性芥子气味的无色液体,是生产甘油、医药、农药、香料和化妆品的中间体,也是生产邻苯二甲酸二烯丙酯树脂及双反丁烯二酸酯的原料。丙烯醇易溶于水,属高毒类物质,可由皮肤、胃肠道及呼吸道吸取入人体造成肝、肾、胰脏损伤,有致癌危险,在生产和使用过程中若设生产设备不严密会污染空气影响人体健康。丙烯醇以蒸气状态存在于空气中,国家职业卫生标准GBZ 2-2002《工作场所有害因素职业接触限值》中规定丙烯醇的时间加权平均容许浓度为2 mg/m3,短时间接触容许浓度为3 mg/m3。环境空气中丙烯醇的测定主要是用活性碳吸附,二硫化碳洗脱,气相色谱法测定的方法,但在分析过程中有机试剂的大量使用会对环境产生二次污染和损害分析人员的身体健康。丙烯醇能溶于水且溶解速度很快,使用水吸取气相色谱法测定环境空气中丙烯醇的方法国内未见报道。笔者采用蒸馏水吸取环境空气中的丙烯醇后,用气相色谱法直接进样分析,该方法简单、快速,稳定性好,灵敏度高,测定结果准确,且分析过程中避免了有机溶剂的使用。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱仪;丙烯醇:色谱纯;低流量空气采样器:流量范围为0.1~1 L/min,使用前用皂膜流量计校准,流量误差小于5%;棕色气泡吸取瓶;实验用水为蒸馏水,使用前注入色谱仪检测应无干扰物质峰出现。

1.2 色谱条件

色谱柱:弹性石英毛细管柱;进样口温度:200℃;检测器:FID检测器,温度为230℃;空气流量:400 mL/min;氢气流量:50 mL/min;载气:高纯氮气,流量为4.0 ml/min;程序升温:起始温度45℃保持2 min,以10℃/min升到100℃保持2 min,以20℃/min升至180℃,保持1 min;恒压控制:45 kPa;分流进样,分流比为5∶1;进样体积:1 μL。

1.3 样品处理

将装有5 mL蒸馏水的棕色气泡吸取瓶与空气采样器连接,设置采样流量为0.5 L/min采集空气样品60 min。用吸耳球将吸取管中的吸取液吹入比色管中,取1 μL进样。当天气温度较高时,需在吸取管周围放冰袋降温,可保持较高的采样效率。采样后应防止样品污染,用塑料膜封住吸取瓶两端。

1.4 丙烯醇标准贮备液配制

在10 mL容量瓶中先加适量蒸馏水,用微量注射器准确量取10 μL丙烯醇(于20℃时1 μL丙烯醇质量为0.854 mg)注入容量瓶中,加蒸馏水至标线,配制质量浓度为854 mg/L丙烯醇标准贮备液。

2 结果与讨论

2.1 气相色谱条件选择

根据丙烯醇的理化特性,分别选择HP-1,DB-200,DB-624和HP-INNOWAX色谱柱在上述色谱条件下对丙烯醇进行分析。DB-624毛细管柱(30 m×0.53 mm,3 μm)对醇类分析通用性好,能将甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及丙烯醇等醇类化合物完全分离,色谱峰形分辨更佳,能满足分析测试要求,因此选用DB-624毛细管柱为分离色谱柱。由于丙烯醇沸点为96.9℃,因此选用45℃作为起始温度进行程序升温。通过实验发现,在45 kPa恒压下,分流比为5∶1时,丙烯醇能与环境空气可能存在醇类的干扰物有效分离。

2.2 采样效率和样品稳定性试验

将2个棕色气泡吸取瓶各加入5 mL蒸馏水,在丙烯醇浓度约为0.15 mg/m3的环境空气中串联采样60 min。分别取这2个吸取瓶中1 μL吸取液在上述气相色谱条件下进样分析,试验结果表明第2个吸取瓶中的吸取液未检出丙烯醇,说明第1个吸取瓶中蒸馏水已完全吸取空气中的丙烯醇。

取16个吸取瓶分为4组,加入5 mL浓度为8.54 mg/L丙烯醇标准溶液,放置于4℃冰箱保存,分别于当天及第3,5,7天进行测定,每次测定4支,观察样品的稳定性。丙烯醇当天测定结果为8.36 mg/L,第3天测定结果为8.12 mg/L,第5天测定结果为7.91 mg/L,第7天测定结果为7.65 mg/L。结果表明,丙烯醇溶液保存5天时损失率为7.38%,但在第7天时损失率大于10%,故采集丙烯醇的蒸馏水在冰箱至少可保存5天。

2.3 线性方程与检出限

在10 mL容量瓶中先加适量蒸馏水,用微量注射器分别准确量取5,10,15,20,30 μL丙烯醇标准贮备液注入容量瓶中,加蒸馏水至标线后混匀,配制浓度为4.27,8.54,12.8,17.1,25.6 mg/L的丙烯醇标准系列溶液。在1.2气相色谱条件下,取l μL标准系列溶液注入气相色谱仪进行分析,以保留时间定性。以丙烯醇色谱峰面积Y为纵坐标、丙烯醇的质量浓度X为横坐标进行线性回归,得丙烯醇线性回归方程为Y=11.247X-0.523,相关系数r=0.999 2。

按照样品分析的全部步骤,连续分析7个低浓度丙烯醇样品,计算其测定结果的标准偏差S为0.095 4 mg/L。检出限按MDL=St(n-1,0.99)计算(t(n-1,0.99)为置信度为99%、自由度为n-1时的t值,n为重复分析的样品数),当n=7时t值取3.143。<计算得当采样体积为30 L时,丙烯醇的检出限为0.01 mg/m3。

本文采用蒸馏水采集后直接进样,经毛细管色谱柱分离,氢焰离子化检测器检测环境空气中丙烯醇。该方法灵敏度高,准确度好,分析过程中不使用有机溶剂以避免环境二次污染。经试验证明,该法能满足对环境空气和工业废气中丙烯醇的监测要求。

 

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